專利名稱：一種高純金屬鎳電積的冶煉工藝及其電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬鎳的冶煉工藝，尤其是涉及一種高純金屬鎳電積的冶煉工 藝及其電解槽。
技術(shù)背景隨著國內(nèi)有色產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，有色產(chǎn)品的產(chǎn)量逐年攀升，特別是中國不 銹鋼行業(yè)的飛速發(fā)展及國產(chǎn)化，國內(nèi)鎳金屬板材的用量及產(chǎn)量逐年提高，尤其 是高純四九金屬鎳電積板材，但鎳資源卻日趨緊張。作為鎳電積，在硫酸鹽體 系中，普遍采用鉛合金陽極，該陽極在電解過程中，表面上形成一層氧化鉛(Pb02)陽極膜。該膜不是十分致密，容易被電解過程中在陽極析出的氧氣沖 落。懸浮在電解液中的Pb02微粒也極易附著于電積鎳表面，在電解過程中包裹 在陰極鎳板內(nèi)，增加金屬鎳的含鉛量，降低電積鎳質(zhì)量。為此，鎳電積工藝均 釆用隔膜的形式把陰陽極分開。已公開的工藝都采用陰極隔膜袋，就是用隔膜 袋將陰極包起來。大型鎳冶煉廠，每個電解槽有陰極隔膜袋60多個，每個隔 膜袋都需安置一個可控進(jìn)液管，以調(diào)節(jié)每個隔膜袋的進(jìn)液量。全車間總的進(jìn)液 管數(shù)量多達(dá)數(shù)千個。這樣一來不但增加操作人數(shù)，而且要實現(xiàn)槽內(nèi)各袋之間的 流量均衡控制，操作難度也極大。因此，如何解決上述這些問題，達(dá)到金屬鎳 品質(zhì)特極(含鎳99. 96%-99. 99%),成本最低，生產(chǎn)效率較高，是急需進(jìn)一步探 討的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個目的在于提供一種高純金屬鎳電積的冶煉工藝，它通過采 用新型電解槽和新型鈦涂銥陽極，在硫酸體系中進(jìn)行金屬鎳的電積，從而獲取 在標(biāo)準(zhǔn)條件下，電解槽的陰極區(qū)溶液PH值穩(wěn)定，電流效率較高(大于96%以上)， 電積鎳質(zhì)量可以達(dá)到含鎳99. 96°/。-99. 99%特號鎳的國家標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的第二個目的在于提供一種冶煉高純金屬鎳電積的電解槽。 本發(fā)明的第一個目的是這樣實現(xiàn)的在電解槽的槽體內(nèi)裝有陽極板和陰極 板，在陽極板外套有陽極隔膜袋，電解液通過進(jìn)液管流入槽體內(nèi)，在槽體內(nèi)進(jìn) 行電化學(xué)反應(yīng)，電解液再滲入陽極隔膜袋中，電解完后的陽極液從陽極隔膜袋 的底部通過連接管流入底流管中，再從底流出口管中流出，完成電積，其中在 所配制的電解液中鎳〉80g/1，鈉<40 g/1,硼酸<50 g/1, PH=2_-5 (PH試紙 測定)；電解條件是電流密度200-350A/M2,電解液溫度50--70°C ，同極中 心距L為100-180 mm,槽電壓2. 5—4. Ov,陰極周4—8天，陰陽極液位差H為5-14 mm。從底流出口管中流出的陽極液的酸度為0. 5--1. 5N，含鎳〉60 g/l，再用 2-7級萃取槽2-乙基己磷2-乙基己基酯(P507 )反萃取即可制得合格的硫酸鎳 溶液，經(jīng)凈化萃取槽進(jìn)一步萃取、除油后，再循環(huán)通過進(jìn)液管進(jìn)入槽體內(nèi)進(jìn)行 再次電解。經(jīng)過電積后的金屬鎳陰極板起槽后，要用含硼酸濃度10—40 g/1的溫度 50。C以上純水或自來水進(jìn)行湯洗。本發(fā)明的第二個目的是這樣實現(xiàn)的 一種電解槽，特征是帶進(jìn)液閥的進(jìn)液 管的開口設(shè)在槽體的上方，在槽體內(nèi)裝有呈間隔排列的陽極板和陰極板，在槽 體內(nèi)的底部安裝有封閉的底流管，在陽極板外套有陽極隔膜袋，連接管的上端 安裝在陽極隔膜袋的底部，下端連接左端封閉的底流管，底流管的右端伸出槽 體外依次接出液閥和底流出口管；在槽體的底部上安裝有底塞。陽極板為鈥涂銥陽極板。陽極隔膜袋由滌綸和棉綸混紡而成。本發(fā)明通過采用新型電解槽和新型鈦涂銥陽極，在硫S交體系中進(jìn)行鎳的電 解，具有以下優(yōu)點1、 電解槽的陰極區(qū)溶液PH值穩(wěn)定，溶液成分比較穩(wěn)定，使陰極區(qū)溶液成 分不易受隔膜袋滲漏而造成溶液成分的大幅度改變。2、 電流效率高。在電解過程中申請人觀察到當(dāng)陰極液PH值低于2. 5時， 陰極板產(chǎn)生的氫氣泡，隨著PH值的繼續(xù)降低而迅速增多。因此，電解槽的陰 極區(qū)PH值穩(wěn)定，是電流效率較高的主要因素。3、 經(jīng)濟(jì)效益顯著。通過l、 2所述的條件控制，不僅整個系統(tǒng)穩(wěn)定、操作 簡單、勞動強度減小，提高了工作效率，而且電流效率高，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定， 電積鎳質(zhì)量可滿足特號鎳的國家標(biāo)準(zhǔn)。4、 本發(fā)明也適用于高純金屬鈷電積的冶煉。


圖1為本發(fā)明電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一 步詳細(xì)說明。 實施例1:在電解槽的槽體3內(nèi)裝有陽極板5和陰極板7，在陽極板5外套有陽極隔 膜袋4，電解液通過進(jìn)液管1流入槽體3內(nèi)，在槽體3內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，電 解液再滲入陽極隔膜袋4中，電解完后的陽極液從陽極隔膜袋4的底部通過連 接管6流入底流管8中，再/人底流出口管11中流出，完成電積，其中在所配 制的電解液中電解液成分鎳85g/l,鈉20 g/l，硼酸15 g/l,PH=3. 0 (PH 試紙測定)、鉛0.0005 g/1,鈷0. 0008 g/l，銅0. 0003 g/1,錳0. 0007 g/l，鋅0.0005 g/l，鐵O. 0004g/l，剩余雜質(zhì)元素均〈0. 0005 g/l，電解條件是 電解的電流密度220 A/M2，電解液溫度60。C，同極中心距L為120mm,槽電壓 3. 2v，陰極周7天，陰陽極液位差H為10 mm，陰極電流效率97. 25%。經(jīng)檢 測，在產(chǎn)品電積鎳中含Co7. 6jag/g、 Si44jag/g、 Pl. Ojag/g、 Fe80jug/g、 Cu62 U g/g、 Znl6 )i g/g、 As2. 0 ji g/g、 CdO. 1 ja g/g、 SnO. 1 )a g/g、 SbO. 4 jli g/g、 Pbl. 6 jug/g、Bi0. 6 jag/g、A12. Ojag/g、Mn0. 6ng/g、Mg6. jiig/g、SO. 0023%、 CO. 005%、 Ni99. 97%。從底流出口管11中流出的陽極液的酸度為0. 5—1. 5N,含鎳〉60g/l,再用 2-7級萃取槽2-乙基己磷2-乙基己基酯(P507 )反萃取即可制得合格的硫酸鎳 溶液，經(jīng)凈化萃取槽進(jìn)一步萃取、除油后，再循環(huán)通過進(jìn)液管1進(jìn)入槽體3內(nèi) 進(jìn)行再次電解。經(jīng)過電積后的金屬鎳陰極板7起槽后，要用含硼酸濃度10—40 g/1的溫 度5(TC以上純水或自來水進(jìn)行湯洗。一種電解槽，帶進(jìn)液閥2的進(jìn)液管1的開口設(shè)在槽體3的上方，在槽體3 內(nèi)裝有呈間隔排列的陽極板5和陰極板7，在槽體3內(nèi)的底部安裝有左端封閉 的底流管8，在陽極板5外套有陽極隔膜袋4,連接管6的上端安裝在陽極隔 膜袋4的底部，下端連接底流管8，底流管8的右端伸出槽體3外依次接出液 閥10和底流出口管11;在槽體3的底部上安裝有底塞9。陽極板5為鈦涂銥陽極板。陽極隔膜袋4由滌綸和棉綸混紡而成。 實施例2:實施例2的工藝及電解槽的結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，不同之處于 電解液成分鎳90g/1，鈉25 g/l，硼酸15 g/l,PH=3.5 (PH試紙測定)、 鉛0. 0004 g/1，鈷0. 0009 g/1,銅0. 0004 g/1，錳0. 0008 g/1，鋅0, 0004 g/1， 鐵O. 0004g/l，剩余雜質(zhì)元素均<0. 0005 g/1,電解條件電流密度215 A/M2， 電解液溫度55。C，同極中心距L為120mm,槽電壓3. 0v,陰極周6天，陰陽 極液位差H為10腿，陰極電流效率97. 70%。經(jīng);險測，在產(chǎn)品電積鎳中含Co7. 6 |ag/g、 SilO|ag/g、 P3.5jug/g、 Fe20jag/g、 Cu3. 0|ag/g、 Znl.8jLig/g、 As8. 0 jug/g、 Cd0.56jag/g、 SnO. 5|ig/g、 SbO. 2|ag/g、 Pbl.6|ag/g、 Bi0.6yg/g、 A13.9yg/g、 MnO. 6jug/g、 Mg2. ljag/g、 SO. 001%、 CO. 005%、 Ni99. 99%。
權(quán)利要求
1、一種高純金屬鎳電積的冶煉工藝，其特征在于在電解槽的槽體(3)內(nèi)裝有陽極板(5)和陰極板(7)，在陽極板(5)外套有陽極隔膜袋(4)，電解液通過進(jìn)液管(1)流入槽體(3)內(nèi)，在槽體(3)內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，電解液再滲入陽極隔膜袋(4)中，電解完后的陽極液從陽極隔膜袋(4)的底部通過連接管(6)流入底流管(8)中，再從底流出口管(11)中流出，完成電積，其中在所配制的電解液中鎳＞80g/l，鈉＜40g/l，硼酸＜50g/l，PH＝2--5；電解條件是電流密度200-350A/M2，電解液溫度50--70℃，同極中心距L為100-180mm，槽電壓2.5--4.0v，陰極周4--8天，陰陽極液位差H為5-14mm。
2、 如權(quán)利要求1所述的高純金屬鎳電積的冶煉工藝，其特征在于從底流出 口管(11)中流出的陽極液的酸度為0. 5--1. 5N，含鎳〉60 g/l,再用2-7級萃 取槽2-乙基己磷2-乙基己基酯反萃取即可制得合格的硫酸鎳溶液，經(jīng)凈化萃 取槽進(jìn)一步萃取、除油后，再循環(huán)通過進(jìn)液管(1)進(jìn)入槽體(3)內(nèi)進(jìn)行再次 電解。
3、 如權(quán)利要求1所述的高純金屬鎳電積的冶煉工藝，其特征在于經(jīng)過電積 后的金屬鎳陰極板(7 )起槽后，要用含硼酸濃度10—40 g/1的溫度5(TC以上 純水或自來水進(jìn)行湯洗。
4、 用于如權(quán)利要求1所述的高純金屬鎳電積冶煉工藝的電解槽，其特征在于 帶進(jìn)液閥(2 )的進(jìn)液管(1)的開口設(shè)在槽體(3 )的上方，在槽體(3 )內(nèi)裝 有呈間隔排列的陽極板(5 )和陰極板(7 )，在槽體(3 )內(nèi)的底部安裝有左端 封閉的底流管(8 ),在陽極板(5 )外套有陽極隔膜袋(4 )，連接管(6 )的上 端安裝在陽極隔膜袋(4)的底部，下端連接底流管(8),底流管(8)的右端 伸出槽體(3)外依次接出液閥(10)和底流出口管(11);在槽體(3)的底 部上安裝有底塞(9 )。
5、 如權(quán)利要求4所述的電解槽，其特征在于陽極板(5 )為鈦涂銥陽極板。
6、 如權(quán)利要求4所述的電解槽，其特征在于陽極隔膜袋(4)由滌綸和棉綸 混紡而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高純金屬鎳電積的冶煉工藝及其電解槽，它在電解槽的槽體內(nèi)裝有陽極板和陰極板，在陽極板外套有陽極隔膜袋，電解液通過進(jìn)液管流入槽體內(nèi)，在槽體內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，電解液再滲入陽極隔膜袋中，電解完后的陽極液從陽極隔膜袋的底部通過連接管流入底流管中，再從底流出口管中流出，完成電積。所述陽極板為鈦涂銥陽極板。本發(fā)明通過采用新型電解槽和新型鈦涂銥陽極，在硫酸體系中進(jìn)行鎳的電解，具有以下優(yōu)點1.電解槽的陰極區(qū)溶液pH值穩(wěn)定，溶液成分比較穩(wěn)定，使陰極區(qū)溶液成分不易受隔膜袋滲漏而造成溶液成分的大幅度改變。2.電流效率高。3.經(jīng)濟(jì)效益顯著。電積鎳質(zhì)量可滿足特號鎳的國家標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號C25C1/08GK101240429SQ200810070698
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者崔源發(fā), 易賢榮, 朱康玲, 朱曉宏, 李桂生 申請人:江西稀有稀土金屬鎢業(yè)集團(tuán)有限公司